第二章 负荷计算
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X
供电技术电子课件
一、关于负荷的基本概念 1. 计算负荷
计算负荷是一个等效负荷，假想负荷，导体通过这个负荷 时导体产生的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生 的温升相等。求计算负荷的过程称为负荷计算。 a)单位容量法
b)需要系数法
c)利用系数法 d)二项式法
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2）单相设备接于相同线电压时换算公式如下：
Pe 3Pem
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4．单相用电设备计算负荷的确定
3）单相设备接于不同线电压时，首先应将接于线电压的 单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后再分相 计算各相的设备容量，取最大负荷相的设备容量的3倍来作 为等效的三相负荷容量。接于线电压的单相设备容量换算 为接于相电压的设备容量时，换算公式如下：
企业负荷确定的步骤
从负荷端开始，逐 级上推到电源进线 端。 ①用电设备组 ②车间低压变压器 出线 ③高压出线 ④企业变压器出线 ⑤企业进线
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4．单相用电设备计算负荷的确定
当单相用电设备的总容量小于三相设备总容量的15％时， 不论单相设备如何分配，均可直接按三相平衡负荷计算； 若单相用电设备的总容量大于三相用电设备总容量的15％ 时，则需将其换算成三相等效负荷后，再参与负荷计算。
P e1 P Ni 4 10.5 8 7.5 8 5 142 kW
（2）电焊机的设备容量
电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 FC 100% ， 所以2台电焊机的设备容量：
Pe 2 2 S N FCE cos N 2 20 0.65 0.5 16.1kW
X
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一、负荷的基本概念
不能将设备铭牌上的额定功率相加作为用户的电力负 荷，因为它们的工作制不同。一般将其他工作制下的设备 额定功率换算到长期工作制下的功率称为设备容量Pe。 PN-》 Pe a)连续运行工作制
2. 设备容量
b)短期运行工作制
c)断续周期工作制
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时的额定容量。若其铭牌暂载率FCN不等于100%时，应进行 换算，公式为:
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例 某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台， 7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量 20kVA，FCE 65% , cos E 0.5 ），车间有吊车1台11kW， FCE 25% ）， 试计算此车间的设备容量。 解：（1）金属切削机床的设备容量 金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以 20台金属切削机床的 总容量为：
X
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连续运行工作制
能长期连续运行，每次连续工作时 间超过8小时，运行时负荷比较稳 定。 这类设备的工作时间较短，停歇时 间较长。
这类设备的工作呈周期性，时而工 作时而停歇，如此反复，且工作时 间与停歇时间有一定比例。
短期运行工作制
断续周期工作制
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第2 章
内容提要：
负荷计算
负荷计算的基本概念 负荷计算 功率因数及其提高 负荷计算举例
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一、负荷的基本概念 1. 计算负荷
计算负荷是一个等效负荷，假想负荷求计算负荷的过程称 为负荷计算。 电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定 功率之和，这是因为： 1）并非所有设备都同时投入工作。 2）并非所有设备都能工作于额定状态。 3）并非所有设备的功率因数都相同。 4）还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。 因此，在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电 设备的等效负荷。 所谓等效是指用电设备在实际运行中对配电设备所产生 的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，或实际负荷产 生的最大温升与等效负荷产生的温升相等。
25%，
Pe3 PN
FCE PN 11kW FC25
(4) 车间的总设备安装容量为：
P e 142 16.1 11 169kW
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二、负荷的计算
1．单台用电设备的计算负荷 考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计 算负荷就取设备的容量。 Pc Pe 用电设备铭牌给出的功率 Qc Pc tan 因数角的正切值 2 2 S c Pc Qc Sc Ic 3U N 考虑到电动机的运行效率，单台电动机的计算负荷Pc.M 应按下式计算： PN .M Pc.M
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4．单相用电设备计算负荷的确定
3）单相设备接于不同线电压时，等效三相计算负荷：
Pc 3Pem Qc 3Qem
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4．单相用电设备计算负荷的确定
4）既有单相接于线电压，又有单相设备接于不相电压时： 将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容 量，然后计算各相的设备容量，再取最大有功负荷相的设 备容量的3倍来作为等效的三相负荷容量。
X
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设备容量的确定
断续周期工作制的设备容量 ①吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备
安装容量统一换算到FC=25%时的额定功率（kW），若其 FCN不等于25%时应进行换算，公式为:
FCN为与铭牌容量对应的负荷持续率
②电焊机及电焊变压器的设备安装容量统一换算到FC＝100%
断续周期工作制（重复短暂工作制）
断续周期工作制的设备，通常用负荷持续率(暂载 率)FC表征其工作特征，取一个工作周期内的工 作时间与工作周期的百分比值，记为FC ：
式中 tg，tx－工作时间与停歇时间，两者之和为 工作周期T，工作周期一般不超过10分钟。
负荷持续率(暂载率)也可表示为ε
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PA p AB A PAB p CA A PCA Q A q AB A PAB q CA A PCA PB p BC B PBC p AB B PAB Q B q BC B PBC q AB B PAB PC p CA C PCA p BC C PBC QC q CA C PCA q BC C PBC
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1NN X对电焊机要求统一换算 到 100%，因此设备容量为
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设备容量的确定
在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，但由于各 用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定 的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的 额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制 下的“额定功率”称为“设备容量”，用Pe示。 连续工作制和短时工作制的设备容量 : Pe=PN 照明设备（无镇流器）：Pe=PN 照明设备（有镇流器，荧光灯）：Pe=1.2PN 照明设备（有镇流器，高压水银灯）：Pe=1.1PN
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4．单相用电设备计算负荷的确定
单相用电设备换算为三相等效设备容量的方法： 1）单相设备接于相电压时，将三相线路中单相用电 设备容量最大的一相乘以3作为三相等效设备容量。
P e 3P em
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4．单相用电设备计算负荷的确定
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例 某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台， 7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量 20kVA，FCE 65% , cos E 0.5 ），车间有吊车1台11kW， FCE 25% ）， 试计算此车间的设备容量。 （3）吊车的设备容量 吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 FC 所以1台吊车的容量为：
M
电动机额定功率时的效率
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2．用电设备组的计算负荷
当计算配电干线（譬如，第j条）上的计算负荷时，首
先将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量PN.i， 然后查表得到各组用电设备的需要系数kd.i及对应的功率 因数cosi和功率因数正切值tani，则
X
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实际负荷持续率下的功率修正公式
功率P UI 热量A I 2 Rt 故在相同电压下 PI 在设备电阻不变而发热 量相同时I 1 t
t 负荷持续率 在同一周期内t T 1 因此有P
设备一般给出额定负荷 持续率 N 和额定功率PN , 则有 PN 最后在实际负荷持续率 下的功率应该修正为 P PN
荷应取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷宜
取设备功率之和乘以0.9的系数。
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3．车间或全厂的计算负荷
车间或全厂的负荷计算以车间内用电设备组或配电干线 的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要 在各级配电点乘以同期系数K，即
Qc K Qc. j 2 2 S c Pc Qc Pc K Pc. j
通风机组 查表，取Kd=0.8 Cosφ =0.8 tanφ =0.75 有 Pca2=Kd ∑PN=0.8×3kw=2.4kW Qca2=Pca tanφ =2.4kw×0.75=1.8kvar 电阻炉 查表，取Kd=0.7 Cosφ =0.98 tanφ =0.2 有 Pca3=Kd ∑PN=0.7×2kW=1.4kW Qca3=Pca tanφ =1.4kw×0.2=0.28kvar ② 380V线路上的总计算负荷（取K∑ =0.95 ） Pca= K∑ (Pca1+Pca2+Pca3)=0.95(8+2.4+1.4)=11.564kW Qca= K∑ (Qca1+Qca2+Qca3)=0.95(13.8+1.4+0.28)=15.17kvar
求出变压器低压侧总计算负荷后，变压器高压侧的计算 负荷等于低压侧计算负荷与变压器功率损耗之和。在初步设 计时，变压器的功率损耗可按下式近似估算
PT (0.01 ~ 0.02) S c QT (0.05 ~ 0.08) S c
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Qc.j Qc.i Pc.i tan i 2 2 Sc.j Pc.j Qc.j Pc.j Pc.i K d.i Pe.i
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2．用电设备组的计算负荷
需要系数法适用于用电设备台数较多、设备容量差别 不大的场合。若用电设备组的设备台数较少时，其计 算结果往往偏小。 对于设备台数为3台及以下的用电设备组，其计算负
Pc 3Pem Qc 3Qem
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例题
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例题
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例题
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• • • • • • • • • • • • • • • • • • 举例： 某机修车间380v线路上，接有金属切削机床20台，共50kw，通风机2台共3kw， 电阻炉1台2kw。试确定此线路上的计算负荷。 解： ①先求各用电设备组的计算负荷 金属切削机床组 查表，取Kd=0.16 Cosφ =0.5 Pca1=Kd ∑PN=0.16×50kw=8kW tanφ =1.73 Qca1=Pca tanφ =8kw×1.73=13.84kvar
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一、关于负荷的基本概念 1. 计算负荷
计算负荷是一个等效负荷，假想负荷，导体通过这个负荷 时导体产生的最高温升正好和通过实际的变动负荷时产生 的温升相等。求计算负荷的过程称为负荷计算。 a)单位容量法
b)需要系数法
c)利用系数法 d)二项式法
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2）单相设备接于相同线电压时换算公式如下：
Pe 3Pem
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4．单相用电设备计算负荷的确定
3）单相设备接于不同线电压时，首先应将接于线电压的 单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后再分相 计算各相的设备容量，取最大负荷相的设备容量的3倍来作 为等效的三相负荷容量。接于线电压的单相设备容量换算 为接于相电压的设备容量时，换算公式如下：
企业负荷确定的步骤
从负荷端开始，逐 级上推到电源进线 端。 ①用电设备组 ②车间低压变压器 出线 ③高压出线 ④企业变压器出线 ⑤企业进线
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4．单相用电设备计算负荷的确定
当单相用电设备的总容量小于三相设备总容量的15％时， 不论单相设备如何分配，均可直接按三相平衡负荷计算； 若单相用电设备的总容量大于三相用电设备总容量的15％ 时，则需将其换算成三相等效负荷后，再参与负荷计算。
P e1 P Ni 4 10.5 8 7.5 8 5 142 kW
（2）电焊机的设备容量
电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 FC 100% ， 所以2台电焊机的设备容量：
Pe 2 2 S N FCE cos N 2 20 0.65 0.5 16.1kW
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一、负荷的基本概念
不能将设备铭牌上的额定功率相加作为用户的电力负 荷，因为它们的工作制不同。一般将其他工作制下的设备 额定功率换算到长期工作制下的功率称为设备容量Pe。 PN-》 Pe a)连续运行工作制
2. 设备容量
b)短期运行工作制
c)断续周期工作制
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时的额定容量。若其铭牌暂载率FCN不等于100%时，应进行 换算，公式为:
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例 某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台， 7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量 20kVA，FCE 65% , cos E 0.5 ），车间有吊车1台11kW， FCE 25% ）， 试计算此车间的设备容量。 解：（1）金属切削机床的设备容量 金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以 20台金属切削机床的 总容量为：
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连续运行工作制
能长期连续运行，每次连续工作时 间超过8小时，运行时负荷比较稳 定。 这类设备的工作时间较短，停歇时 间较长。
这类设备的工作呈周期性，时而工 作时而停歇，如此反复，且工作时 间与停歇时间有一定比例。
短期运行工作制
断续周期工作制
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内容提要：
负荷计算
负荷计算的基本概念 负荷计算 功率因数及其提高 负荷计算举例
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一、负荷的基本概念 1. 计算负荷
计算负荷是一个等效负荷，假想负荷求计算负荷的过程称 为负荷计算。 电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定 功率之和，这是因为： 1）并非所有设备都同时投入工作。 2）并非所有设备都能工作于额定状态。 3）并非所有设备的功率因数都相同。 4）还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。 因此，在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电 设备的等效负荷。 所谓等效是指用电设备在实际运行中对配电设备所产生 的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，或实际负荷产 生的最大温升与等效负荷产生的温升相等。
25%，
Pe3 PN
FCE PN 11kW FC25
(4) 车间的总设备安装容量为：
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二、负荷的计算
1．单台用电设备的计算负荷 考虑到设备可能在额定工况下运行，单台用电设备的计 算负荷就取设备的容量。 Pc Pe 用电设备铭牌给出的功率 Qc Pc tan 因数角的正切值 2 2 S c Pc Qc Sc Ic 3U N 考虑到电动机的运行效率，单台电动机的计算负荷Pc.M 应按下式计算： PN .M Pc.M
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4．单相用电设备计算负荷的确定
3）单相设备接于不同线电压时，等效三相计算负荷：
Pc 3Pem Qc 3Qem
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4．单相用电设备计算负荷的确定
4）既有单相接于线电压，又有单相设备接于不相电压时： 将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容 量，然后计算各相的设备容量，再取最大有功负荷相的设 备容量的3倍来作为等效的三相负荷容量。
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设备容量的确定
断续周期工作制的设备容量 ①吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备
安装容量统一换算到FC=25%时的额定功率（kW），若其 FCN不等于25%时应进行换算，公式为:
FCN为与铭牌容量对应的负荷持续率
②电焊机及电焊变压器的设备安装容量统一换算到FC＝100%
断续周期工作制（重复短暂工作制）
断续周期工作制的设备，通常用负荷持续率(暂载 率)FC表征其工作特征，取一个工作周期内的工 作时间与工作周期的百分比值，记为FC ：
式中 tg，tx－工作时间与停歇时间，两者之和为 工作周期T，工作周期一般不超过10分钟。
负荷持续率(暂载率)也可表示为ε
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PA p AB A PAB p CA A PCA Q A q AB A PAB q CA A PCA PB p BC B PBC p AB B PAB Q B q BC B PBC q AB B PAB PC p CA C PCA p BC C PBC QC q CA C PCA q BC C PBC
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1NN X对电焊机要求统一换算 到 100%，因此设备容量为
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设备容量的确定
在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN，但由于各 用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定 的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的 额定功率，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制 下的“额定功率”称为“设备容量”，用Pe示。 连续工作制和短时工作制的设备容量 : Pe=PN 照明设备（无镇流器）：Pe=PN 照明设备（有镇流器，荧光灯）：Pe=1.2PN 照明设备（有镇流器，高压水银灯）：Pe=1.1PN
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4．单相用电设备计算负荷的确定
单相用电设备换算为三相等效设备容量的方法： 1）单相设备接于相电压时，将三相线路中单相用电 设备容量最大的一相乘以3作为三相等效设备容量。
P e 3P em
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4．单相用电设备计算负荷的确定
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例 某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机床共20台（其中10.5kW-4台， 7.5kW-8台，5kW-8台），车间有380V电焊机2台（每台容量 20kVA，FCE 65% , cos E 0.5 ），车间有吊车1台11kW， FCE 25% ）， 试计算此车间的设备容量。 （3）吊车的设备容量 吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 FC 所以1台吊车的容量为：
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电动机额定功率时的效率
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2．用电设备组的计算负荷
当计算配电干线（譬如，第j条）上的计算负荷时，首
先将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量PN.i， 然后查表得到各组用电设备的需要系数kd.i及对应的功率 因数cosi和功率因数正切值tani，则
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实际负荷持续率下的功率修正公式
功率P UI 热量A I 2 Rt 故在相同电压下 PI 在设备电阻不变而发热 量相同时I 1 t
t 负荷持续率 在同一周期内t T 1 因此有P
设备一般给出额定负荷 持续率 N 和额定功率PN , 则有 PN 最后在实际负荷持续率 下的功率应该修正为 P PN
荷应取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷宜
取设备功率之和乘以0.9的系数。
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3．车间或全厂的计算负荷
车间或全厂的负荷计算以车间内用电设备组或配电干线 的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要 在各级配电点乘以同期系数K，即
Qc K Qc. j 2 2 S c Pc Qc Pc K Pc. j
通风机组 查表，取Kd=0.8 Cosφ =0.8 tanφ =0.75 有 Pca2=Kd ∑PN=0.8×3kw=2.4kW Qca2=Pca tanφ =2.4kw×0.75=1.8kvar 电阻炉 查表，取Kd=0.7 Cosφ =0.98 tanφ =0.2 有 Pca3=Kd ∑PN=0.7×2kW=1.4kW Qca3=Pca tanφ =1.4kw×0.2=0.28kvar ② 380V线路上的总计算负荷（取K∑ =0.95 ） Pca= K∑ (Pca1+Pca2+Pca3)=0.95(8+2.4+1.4)=11.564kW Qca= K∑ (Qca1+Qca2+Qca3)=0.95(13.8+1.4+0.28)=15.17kvar
求出变压器低压侧总计算负荷后，变压器高压侧的计算 负荷等于低压侧计算负荷与变压器功率损耗之和。在初步设 计时，变压器的功率损耗可按下式近似估算
PT (0.01 ~ 0.02) S c QT (0.05 ~ 0.08) S c
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Qc.j Qc.i Pc.i tan i 2 2 Sc.j Pc.j Qc.j Pc.j Pc.i K d.i Pe.i
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2．用电设备组的计算负荷
需要系数法适用于用电设备台数较多、设备容量差别 不大的场合。若用电设备组的设备台数较少时，其计 算结果往往偏小。 对于设备台数为3台及以下的用电设备组，其计算负
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例题
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例题
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• • • • • • • • • • • • • • • • • • 举例： 某机修车间380v线路上，接有金属切削机床20台，共50kw，通风机2台共3kw， 电阻炉1台2kw。试确定此线路上的计算负荷。 解： ①先求各用电设备组的计算负荷 金属切削机床组 查表，取Kd=0.16 Cosφ =0.5 Pca1=Kd ∑PN=0.16×50kw=8kW tanφ =1.73 Qca1=Pca tanφ =8kw×1.73=13.84kvar